CN102889862A - 一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备及其测试方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种光纤预制棒的偏心率测试设备及其测试方法，特别适合用于大直径预制棒成品品质检测。包括工作台面、光源摄像单元和图像处理单元构成，光源摄像单元包括光源、起偏镜、检偏镜、高清CCD镜头、预制棒托架、滑轨和镜头支撑架。测试方法包括：放置待检测预制棒后打开光源，透过起偏镜成为偏振光照射至待测区域；旋转起偏镜的偏光面与检偏镜处于直角位置，高清CCD镜头拍摄图像；传输到图像处理单元计算得出0°方的偏心率；将待检测预制棒顺时针转90°后，按照上述步骤，得到此区的90°方向的偏心率；计算得出待测预制棒偏心率。可测出外径足够大预制棒，在极短时间内操作计算出偏心率，解决了测量大直径预制棒偏心率的难题。
Description
技术领域
本发明涉及一种光纤预制棒的偏心率测试设备及其测试方法，特别适合用于大直径预制棒成品品质检测。
背景技术
影像测量法用于测量大直径预制棒偏心率，检测并保证预制棒出库的品质。现有检测预制棒几何尺寸及光学参数的方法主要是通过折射率测试法，借助折射率一定的标准棒，通过计算得出入射角λ与折射角β，折射定律原理n2/n1=sinλ/sinβ,来算出中间介质油的折射率。激光器发射一光束，借助旋转的马达及反射镜，来形成平行光，再通过折射定律及中间介质油，从而计算出预制棒某一截面上折射率的分布图，再通过卡盘升降，测量出不同截面上折射率的分布图，进而便于分析预制棒的品质。不过此方法有自身的缺陷，随着预制棒直径尺寸不断做大，重量也随之加大，对现有测量设备卡盘夹持承载，储油槽的尺寸容量，以及激光器的要求要随之提高，对现有测量设备来说还未能实现大直径预制棒几何尺寸及光学参数的测量，因而对评估及保证预制棒出库的质量方面，还不能得到有效的控制。
发明内容
本发明目的是针对上述不足之处提供一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备及其测试方法，通过偏振技术来观看预制棒内部分层，以及高清CCD摄像系统将预制棒分层影像送入计算机进行数据分析的技术从而来解决大直径预制棒中心偏移程度的测量难题，且测量时间大为缩短，提高测试效率。
一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备及其测试方法是采取以下技术方案实现的：
一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备包括工作台面、光源摄像单元和图像处理单元构成，光源摄像单元包括光源、起偏镜、检偏镜、高清CCD镜头、预制棒托架、滑轨和镜头支撑架，滑轨安装在工作台面上，在滑轨的一端安装有镜头支撑架，高清CCD镜头安装在镜头支撑架上；起偏镜安装在高清CCD镜头下方；检偏镜安装在高清CCD镜头以及待检测预制棒的下方；在滑轨外侧的工作台面上安装有预制棒托架；预制棒托架高于滑轨的高度；图像处理单元安装在工作台面另一端，光源摄像单元和图像处理单元之间通过通讯线缆进行连接，从而进行数据的传输。
在所述的预制棒托架上侧用特氟龙垫块包裹，特氟龙材质的垫块表面不易粘污垢，可以长时间保持接触预制棒表面的洁净。
所述的光源采用白色LED发光源。
所述的起偏镜使入射光变成偏振光。
所述检偏镜安装在滑轨上方，检偏镜能够检验某一束光是否为线偏振光。
一种采用大直径光纤预制棒偏心率的测试设备的测试方法包括如下步骤：
1）将待检测预制棒放置在预制棒托架上，将光源打开，光源发射出均匀性光源，该均匀性光源透过起偏镜后成为偏振光，偏振光照射至待检测预制棒上的待测区域；
2）旋转起偏镜的偏光面与检偏镜处于直角位置，并通过高清CCD镜头拍摄图像；
3）步骤2）中拍摄到的图像经过通讯线缆传输到图像处理单元后，在图像处理单元上观测到待检测预制棒的芯层与外包层的边界，通过计算得出待检测预制棒的0°方向的偏心率；
4）将待检测预制棒按照顺时针旋转90°方向后，按照上述步骤1）至步骤3），再次得到此区域的90°方向的偏心率数据；
5）通过待测预制棒0°方向的偏心率数据和90°方向的偏心率数据，计算得出待测预制棒偏心率。
步骤5）中所述预制棒偏心率的计算公式为： 
。
一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备设计合理、结构简单、使用方便，可以测量出外径足够大预制棒，而且可以在极短时间内操作及计算出偏心率，测试效率高，有效解决了测量大直径预制棒偏心率的难题，具有较好的应用前景。
附图说明
以下将结合附图对本发明作进一步说明： 图1是本发明的大直径预制棒偏心率测试设备的结构示意图。
图2是使用本发明大直径预制棒偏心率测试设备测得的预制棒某段的截面示意图。
图中：1、光源，2、起偏镜，3、待检测预制棒，4、检偏镜，5、高清CCD镜头，6、通讯线缆，7、图像处理单元，8、预制棒托架，9、工作台面，10、滑轨，11、镜头支撑架，12、芯层，13、外包层。
具体实施方式
参照附图1~2，一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备包括工作台面9、光源摄像单元和图像处理单元构成，光源摄像单元包括光源1、起偏镜2、检偏镜4、高清CCD镜头5、预制棒托架8、滑轨10和镜头支撑架11，滑轨10安装在工作台面9上，在滑轨10的一端安装有镜头支撑架11，高清CCD镜头5安装在镜头支撑架11上；起偏镜2安装在高清CCD镜头5下方；检偏镜4安装在高清CCD镜头5以及待检测预制棒3的下方；在滑轨10外侧的工作台面9上安装有预制棒托架8；预制棒托架8高于滑轨10的高度；图像处理单元安装在工作台面9另一端，光源摄像单元和图像处理单元7之间通过通讯线缆6进行连接，从而进行数据的传输。
在所述的预制棒托架8上侧用特氟龙垫块包裹，特氟龙材质的垫块表面不易粘污垢，可以长时间保持接触预制棒表面的洁净。
所述的光源1采用白色LED发光源。
所述的起偏镜2使入射光变成偏振光。
所述检偏镜4安装在滑轨10上方，检偏镜4能够检验某一束光是否为线偏振光。
一种采用大直径光纤预制棒偏心率的测试设备的测试方法包括如下步骤：
1）将待检测预制棒3放置在预制棒托架8上，将光源1打开，光源1发射出均匀性光源，该均匀性光源透过起偏镜2后成为偏振光，偏振光照射至待检测预制棒3上的待测区域；
2）旋转起偏镜2的偏光面与检偏镜4处于直角位置，并通过高清CCD镜头5拍摄图像；
3）步骤2）中拍摄到的图像经过通讯线缆6传输到图像处理单元7后，在图像处理单元7上观测到待检测预制棒3的芯层12与外包层13的边界，通过计算得出待检测预制棒3的0°方向的偏心率；
4）将待检测预制棒3按照顺时针旋转90°方向后，按照上述步骤1）至步骤3），再次得到此区域的90°方向的偏心率数据；
5）通过待测预制棒3的0°方向的偏心率数据和90°方向的偏心率数据。
步骤5）中所述预制棒偏心率的计算公式为：
。
使用本发明设备及其测试方法能够清晰看出待检测预制棒3内部的分层，主要是应用了起偏镜2和检偏镜4的工作原理，即固定起偏镜2，沿圆周方向旋转检偏镜4，在起偏镜2和检偏镜4处于直角位置时，可以得到最好的观察视角。所述预制棒3分层，主要是由于待测预制棒3玻璃制品，玻璃自身特性决定了它的不良导热性。待测预制棒3在由高温不断降温的过程中，由于其温度分布的不均性，在芯层12内部残留应力，从而基于残留应力可以识别出芯层12的位置。在芯层12与外包层13，外包层13与外边界的临界处，高清CCD镜头5看到会有部分迷糊的云层像，可以取芯层12高清部分80%的高度，取外包层13 的50%的高度，从而来算出芯层12与外包层13之间的距离。将待测预制棒3按照顺时针旋转90°方向后，按照上述方法，可以再次得到一个芯层12与外包层13偏移程度的数据。通过0°方向的方向和90°方向的偏心率数据，可以计算得出待测预制棒3的偏心率。再将上述高清CCD镜头5沿着滑轨10左右移动，可以方便计算出待检测预制棒3的5处偏心率数据，从而可以得出待检测预制棒3偏心率的分布。有效解决了测量大直径预制棒偏心率的难题，且此测试方法效率高，也可测试极短间距内的偏心率。此测试设备，结构简单，投资费用低。
Claims (6)
1.一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备，其特征在于：包括工作台面、光源摄像单元和图像处理单元构成，光源摄像单元包括光源、起偏镜、检偏镜、高清CCD镜头、预制棒托架、滑轨和镜头支撑架，滑轨安装在工作台面上，在滑轨的一端安装有镜头支撑架，高清CCD镜头安装在镜头支撑架上；起偏镜安装在高清CCD镜头下方；检偏镜安装在高清CCD镜头以及待检测预制棒的下方；在滑轨外侧的工作台面上安装有预制棒托架；预制棒托架高于滑轨的高度；图像处理单元安装在工作台面另一端，光源摄像单元和图像处理单元之间通过通讯线缆进行连接，从而进行数据的传输。
2.根据权利要求1所述的一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备，其特征在于：在所述的预制棒托架上侧用特氟龙垫块包裹。
3.根据权利要求1所述的一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备，其特征在于：所述的光源采用白色LED发光源。
4.根据权利要求1所述的一种大直径光纤预制棒偏心率测试设备，其特征在于：所述检偏镜安装在滑轨上方。
5.权利要求1所述的一种采用大直径光纤预制棒偏心率的测试设备的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：
1）将待检测预制棒放置在预制棒托架上，将光源打开，光源发射出均匀性光源，该均匀性光源透过起偏镜后成为偏振光，偏振光照射至待检测预制棒上的待测区域；
2）旋转起偏镜的偏光面与检偏镜处于直角位置，并通过高清CCD镜头拍摄图像；
3）步骤2）中拍摄到的图像经过通讯线缆传输到图像处理单元后，在图像处理单元上观测到待检测预制棒的芯层与外包层的边界，通过计算得出待检测预制棒的0°方向的偏心率；
4）将待检测预制棒按照顺时针旋转90°方向后，按照上述步骤1）至步骤3），再次得到此区域的90°方向的偏心率数据；
5）通过待测预制棒0°方向的偏心率数据和90°方向的偏心率数据，计算得出待测预制棒偏心率。
6.根据权利要求5所述的一种采用大直径光纤预制棒偏心率的测试设备的测试方法，其特征在于，步骤5）中所述预制棒偏心率的计算公式为： 。
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